隋國(guó)波

(東港市小甸子水利服務(wù)站，遼寧東港 118311）

1 工程概況

羅圈背水庫(kù)位于遼寧省丹東東港市孤山鎮(zhèn)西土城村，壩址位于大洋河支流的小洋河上谷地段，控制流域面積106 km2。水庫(kù)興建于1970年5月至1972年10月。按照100年一遇洪水設(shè)計(jì)，300年一遇洪水校核。除險(xiǎn)加固于2005年10月至2007年6月，按照100年一遇洪水設(shè)計(jì)，500年一遇洪水校核。設(shè)計(jì)水位89.04 m，校核水位90.00 m，正常高水位89.90 m，死水位65.40 m。設(shè)計(jì)灌溉面積0.5萬hm2，有效灌溉面積0.33萬hm2，防洪可保護(hù)1.2萬人、農(nóng)田0.27萬hm2以及丹大高速公路、鶴大公路和大盤公路。最大庫(kù)容5 406萬m3，是一座以灌溉為主，兼顧防洪發(fā)電、養(yǎng)魚等綜合利用的中型水庫(kù)。

水庫(kù)樞紐工程由攔河壩、溢洪道、輸水洞、電站組成。

2 退水曲線

用AutoCAD繪制歷史上多次的洪水退水曲線，3 h為一個(gè)時(shí)段（以后所說的流量值若無注明，都是指3 h的時(shí)段平均值），表1中的相關(guān)數(shù)值也是由此查算所得，若在工作中遇到了與表1中的數(shù)值不符的情況，可用內(nèi)插法計(jì)算。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，流量在2.50 m3/s以下的退水曲線規(guī)律性很穩(wěn)定。

為了研究流量2.50 m3/s以后的退水曲線規(guī)律性，選取歷史上22次有研究?jī)r(jià)值的洪水退水過程線（在退水的過程中無降水影響），制成了表格形式，見表1。

表1 入庫(kù)流量在2.50 m3/s以下的退水曲線

表1中的平均流量是指這22次降水從流量2.50 m3/s以后相同的時(shí)間段對(duì)應(yīng)的流量平均值，可看出經(jīng)過了135個(gè)時(shí)段，即405 h后流量變?yōu)?.17 m3/s，能來水124萬m3。

3 降水量與來水量之間的關(guān)系

1）降雨量P（mm）、前期影響雨量Pa（mm）、徑流深R（mm）三者之間的相關(guān)關(guān)系

為了得到P，Pa，R三者之間的相關(guān)關(guān)系，研究了歷史上169場(chǎng)降雨，根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)制成了P—Pa—R(mm)三變量相關(guān)圖，見圖1。

為了便于在工作中更好地應(yīng)用這3個(gè)變量的相關(guān)關(guān)系，根據(jù)相關(guān)圖制定了查算表，見表2。

圖1 P-Pa-R關(guān)系曲線示意圖

表2 P-Pa-R關(guān)系查算表

在繪制P，Pa，R三變量相關(guān)圖時(shí)也考慮了降雨強(qiáng)度對(duì)相關(guān)圖的影響，但沒看出有什么明顯的相關(guān)關(guān)系，這不符合常理，經(jīng)分析認(rèn)為是在確定Pa的數(shù)值時(shí)有很多不確定的因素。

2）P、起流量Q（m3/s）、R三者之間的相關(guān)關(guān)系

如果Pa大，那么入庫(kù)流量就大，反之就小，基于這一點(diǎn)應(yīng)該也可以用前一天的入庫(kù)平均流量Q（也稱作起流量）代替Pa與P和R建立三變量相關(guān)圖。為此研究了歷史上177場(chǎng)降雨量與來水量以及Q的相關(guān)關(guān)系，根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)制成了P—Q—R三變量相關(guān)圖，見圖2。

圖2 P-Q-R關(guān)系曲線示意圖

為了便于在工作中更好地應(yīng)用這3個(gè)變量的相關(guān)關(guān)系，根據(jù)圖2制定了查算表，見表3。

表3 P-Q-R關(guān)系查算表

在繪制P—Q—R三變量相關(guān)圖時(shí)也考慮了降雨強(qiáng)度對(duì)相關(guān)圖的影響，發(fā)現(xiàn)在Q=0.35 m3/s以下時(shí)，來水量受降水強(qiáng)度的影響較明顯，但當(dāng)Q超過了0.35 m3/s以上時(shí)，受此影響不明顯，這符合常理，所以認(rèn)為用Q代替Pa來研究降雨量與來水量的關(guān)系較為實(shí)用。

3）造峰雨量（P造峰）、Q、Pa、洪峰流量Q洪峰四者之間的相關(guān)關(guān)系

為了研究P造峰（對(duì)洪峰產(chǎn)生影響的雨量）、Q、Pa、Q洪峰四者之間的相關(guān)關(guān)系，挑選了歷史上93場(chǎng)降水（能造成洪水的起流量—洪峰流量之間均勻上升的曲線的降水），根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)制成了相關(guān)圖，見圖3。

圖3 P造峰-Q-Pa-Q洪峰關(guān)系曲線示意圖

根據(jù)圖3制成了查算表，見表4、表5。

表5 P造峰-Pa-Q洪峰關(guān)系查算表

4）Q—洪峰之間的來水歷時(shí)T歷時(shí)（h）與來水量W來水（萬m3）和Q洪峰三者相關(guān)關(guān)系

從Q—洪峰之間，如果在洪峰相同的情況下經(jīng)歷的時(shí)間越長(zhǎng)，那么Q也會(huì)越多，為此研究了93場(chǎng)降水中的相關(guān)數(shù)據(jù)：Q—T歷時(shí)、Q峰、Q—W來水，根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)制成了相關(guān)圖，見圖4。

根據(jù)圖4制定了查算表，見表6。

5）時(shí)段降雨量與Q洪峰之間的相關(guān)關(guān)系

圖 4 Q峰-T歷時(shí)-W來水關(guān)系曲線示意圖

表 6 Q峰-T歷時(shí)-W來水關(guān)系查算表

每次較大的降水都會(huì)產(chǎn)生洪峰，入庫(kù)流量隨P的增加不斷上漲，為了研究入庫(kù)流量和P之間的這種相關(guān)關(guān)系，分析了歷史上103場(chǎng)降雨，由于這一相關(guān)關(guān)系影響因素較多，只研究時(shí)段為3 h的P和Q洪峰（因?yàn)樵趯?shí)際工作中大多數(shù)都是按3 h為一個(gè)時(shí)段觀測(cè)降雨量和入庫(kù)流量的），得出大致的規(guī)律：Q共峰在10～20 m3/s之間時(shí)，需維持其不降不漲的P是12 mm；當(dāng)Q洪峰在20～40 m3/s之間時(shí)，需維持其不降不漲的P是7 mm；當(dāng)Q洪峰在40～60 m3/s之間時(shí)，需維持其不降不漲的P是10 mm；……，發(fā)現(xiàn)Q洪峰從40 m3/s開始呈規(guī)律性變化——Q洪峰每增加20 m3/s，P就要相應(yīng)增加3 mm。

6）從洪峰流量到流量降落為2.50 m3/s時(shí)的流量變化規(guī)律

為了研究從洪峰到降落時(shí)的流量曲線變化規(guī)律，挑選歷史上68場(chǎng)洪水，分析研究從洪峰流量到流量降落為2.50 m3/s時(shí)，經(jīng)歷了多長(zhǎng)時(shí)間及還能來多少水，結(jié)果見表7。流量為2.50 m3/s以下時(shí)的退水曲線是有規(guī)律性的。

表7 洪峰流量-經(jīng)歷時(shí)間-來水量關(guān)系查算表

［1］林三益.水文預(yù)報(bào)［M］.北京：中國(guó)水利水電出版社，2003，7.

［2］詹道江，葉守澤.工程水文學(xué)［M］.水利水電出版社，2000，10.